4.1 – Considerações iniciais

No documento Análise do comportamento e da resistência de pilares de aço eletrossoldados (páginas 70-78)

Ainda não se tem registro de norma técnica, quer seja nacional ou internacional, específica para o dimensionamento dos perfis eletrossoldados. O projeto destes perfis tem sido feito com base em extrapolações e adaptações do que existe para os perfis soldados e laminados.

Para a definição, calibração ou validação de uma curva de dimensionamento de barras sujeitas à compressão centrada, é necessário realizar uma campanha de ensaios significativos envolvendo ensaios em amostras sob carga centrada, determinação do nível e distribuição das tensões residuais e das imperfeições geométricas iniciais.

Com relação aos perfis eletrossoldados, os ensaios realizados na presente pesquisa constituem os primeiros experimentos feitos no Brasil, em perfis fabricados desde a instalação da fábrica da UMSA, em Taubaté, SP. Em se tratando de ensaios estrangeiros, não se tem registro de pesquisas já realizadas ou em desenvolvimento, que sejam representativas em qualidade e quantidade.

Portanto, efetuou-se nesta pesquisa os ensaios que servirão para validar as curvas de dimensionamento da NBR 8800 para seu emprego também aos perfis eletrossoldados. As amostras testadas servem para a análise das curvas b e c, e compreende dados numa

faixa de interesse prático. Desta forma, o presente trabalho contribui com informações importantes de forma a ampliar o elenco de resultados experimentais de pilares, quanto à processo de fabricação, forma e dimensões da seção transversal, eixo de flambagem e tipo de aço.

Os resultados experimentais deste trabalho contêm informações sobre o comportamento e as resistências dos pilares, os níveis e distribuição das imperfeições iniciais, sejam estas associadas às características mecânicas do material (tensões residuais e variação do limite de escoamento) ou à geometria do elemento estrutural.

A investigação experimental desta pesquisa consistiu na realização de vinte e oito ensaios de pilares bi-rotulados submetidos à compressão centrada. Além dos ensaios à compressão, foi realizado o levantamento da geometria inicial da seção transversal em três pontos de cada modelo (nas seções das duas extremidades e na seção central, indicadas por A, B e C, respectivamente nas FIG. 4.1 a 4.4) e a medição das imperfeições geométricas iniciais do perfil, representada pela amplitude máxima da deformada nas direções dos eixos principais de inércia. Nestas figuras é mostrado também o esquema para realização de alguns dos ensaios de pilares, no Laboratório de Análise Experimental de Estruturas (LAEES), do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia da UFMG.

Laje de reação de concreto armado

Pórtico de Reação

Perfil "I" ensaiado

Rótula

Pilaretes de Atuador Hidráulico

instrumentação

Seção B Seção C Seção A

Rótula segundo sua menor

no meio do vão Suporte para

Segurança

inércia (eixo y-y)

FIGURA 4.2 – Seção A do perfil e aparato de ensaio.

FIGURA 4.4 – Seção C do perfil e aparato de ensaio.

4.2 – Pilares Ensaiados

Os perfis ensaiados foram fabricados com aço COS-AR-COR 400E da Cosipa, de alta resistência, com fy igual a 300 MPa e fu igual a 400 MPa, em valores nominais. A resistência nominal dos pilares foi determinada de acordo com a NBR 8800 (1986).

As amostras ensaiadas constituíram-se de perfis eletrossoldados das séries CE150x20, CE200x34 e CE250x49 do catálogo da UMSA (2000), fabricados por eletrofusão de bobinas de aço.

Os vinte e oito pilares foram divididos em sete grupos contendo quatro amostras cada grupo, tendo três seções transversais e dois comprimentos, conforme a TAB. 4.1, que mostra a relação dos pilares ensaiados, os parâmetros de esbeltez (λ) segundo os eixos x e y e a resistência nominal. O objetivo dessa divisão é obter um número mínimo de amostras para cada um dos diferentes λ escolhidos e assim verificar uma maior faixa de esbeltez das curvas de flambagem analisadas, conforme denota na TAB. 4.1.

x y

Os ensaios foram realizados utilizando-se os esquemas I, II e III, detalhados nas FIG. 4.1, 4.5 e 4.9. Os esquemas I e II destinam-se aos ensaios de pilares com 6038 mm de comprimento. O esquema III foi utilizado para pilares com 3538 mm de comprimento.

TABELA 4.1 – Relação dos pilares ensaiados e suas características.

Note-se na TAB. 4.1 que os pilares do grupo PG2 foram ensaiados segundo sua maior inércia, com o comprimento de flambagem igual a 6038 mm. Um dispositivo especial de apoio foi instalado na seção central de forma a impedir o deslocamento deste no plano x-z, conforme mostra a FIG. 4.5. As FIG. 4.6 e 4.7, mostram a instrumentação utilizada no vão central e a ¼ do vão.

Laje de reação de concreto armado Pórtico de Reação

Perfil "I" ensaiado

Rótula

Pilaretes de Atuador Hidráulico

instrumentação

Seção B Seção C Seção A

Rótula segundo sua maior

instrumentação à 1/4 do vão

no meio do vão Suporte para

Suporte para

Segurança inércia (eixo x-x)

FIGURA 4.5 – Esquema II de ensaio, com travamento no centro do vão.

Seção Compr.(l) λy λx

PG1 CE 150x20 3538 25.6 1.15 0.66 354.05 619.78 III PG2 CE 150x20 6038 25.6 0.98 1.13 420.10 400.13 II PG3 CE 150x20 6038 25.6 1.97 1.13 159.74 400.13 I PG4 CE 200x34 3538 43.7 0.87 0.50 801.02 1160.24 III PG5 CE 200x34 6038 43.7 1.49 0.85 427.39 911.15 I PG6 CE 250x49 3538 62.2 0.69 0.40 1354.72 1726.05 III PG7 CE 250x49 6038 62.2 1.17 0.67 843.43 1496.53 I ESQUEMA DE ENSAIO Dimensões (mm) área (cm2) Nny (kN) Nnx (kN) GRUPO DE PERFIS

TIPO DE PERFIL PARÂMETROS

DE ESBELTEZ

FIGURA 4.6 – Instrumentação no vão central do pilar do grupo PG2.

FIGURA 4.7 – Instrumentação a ¼ do vão para medir o deslocamento na direção x dos pilares do grupo PG2.

x y

FIGURA 4.8 – Instrumentação da seção central do perfil de 3538 mm.

FIGURA 4.10 – Esquema III de ensaio, para pilares com 3538 mm de comprimento. DT-02 Atuador Hidráulico de 2000 kN laje de reação EER DT-01 Rótula Modelo

GE 45AW com teflon

EER Perfil "I" eletrossoldado

Chapas de aço Viga do Pórtico

Chapa de base do perfil cilindro Chapas de aço Haste para verticalização do atuador hidráulico Rótula Modelo GE 45AW com teflon Chapas de fixação

e segurança

Chapa de apoio para ponteira dos DTs Placa de Apoio

Seção B

Seção C

No documento Análise do comportamento e da resistência de pilares de aço eletrossoldados (páginas 70-78)